Підручник Фізика 8 клас - М. I. Шут - Перун 2016 рік

Частина I ТЕПЛОВІ ЯВИЩА.

РОЗДІЛ 3. ТЕПЛОВА ЕНЕРГІЯ. ТЕПЛОКОРИСТУВАННЯ

§ 18. ВИДИ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ

1. Карбюраторні (бензинові) та дизель ні двигуни. Залежно від способу приготування та запалення паливної суміші, чотиритактні двигуни внутрішнього згоряння поділяють на два види: карбюраторні (бензинові) та дизельні. Схема чотиритактного циклу роботи карбюраторного (а) та дизельного (б) двигунів подана на рис. 79.

Карбюраторний (бензиновий) двигун працює на суміші палива і повітря. Свою назву він отримав від наявного в ньому пристрою - карбюратора. Карбюратор - від французького слова carburation - утворення суміші. У якості палива в таких двигунах можна використовувати спирт, зріджений газ пропан-бутан, гас. Але найбільш поширеними видами палива для карбюраторних двигунів є бензин і газ. В карбюраторі бензин (або інше паливо) змішується з повітрям, яке захоплюється з атмосфери. Готова до спалення суміш подається безпосередньо у циліндр через впускний клапан (такт-впуск). На початку руху поршня вгору, впускний клапан закривається і надалі відбувається стиснення паливної суміші (такт-стиск). Максимально стиснена суміш (у верхньому крайньому положення поршня) запалюється електричної іскрою, яку в цей момент утворюють за допомогою окремого пристрою. Відбувається запалення і згоряння палива, а газоподібні продукти згоряння, розширюючись, штовхають поршень вниз (такт-робочий хід). При подальшому русі поршня вгору відкривається випускний клапан і відпрацьований газ виштовхується з циліндра (такт-випуск). При досягненні поршнем крайнього верхнього положення випускний клапан закривається і двигун готовий до початку нового циклу (впуск — стиск — робочий хід — випуск). Карбюраторні двигуни встановлюються в основному на транспортних засобах: легкових автомобілях, мотоциклах, катерах, моторних човнах. Карбюраторні двигуни мають ККД від 21 % до 28%.

Перший дизельний двигун був побудований у 1897 р. німецьким ученим Рудольфом Дизелем (1858 - 1913 рр.), на честь якого він і одержав свою назву. Дизельний двигун може працювати на гасі, мазуті, солярці. У дизельному двигуні приготування і запалення паливної суміші здійснюється іншим чином, оскільки у ньому відсутній карбюратор. Захоплене з атмосфери повітря подається в циліндр (такт - впуск) та стискується (такт-стиск). І лише в момент максимального стиснення повітря (при крайньому верхньому положенні поршня) у нього вприскують паливо (солярку), яке змішується зі стисненим повітрям і самозапалюється. Далі здійснюється робочий хід поршня вниз (такт - робочий хід), а за ним - виштовхування відпрацьованих продуктів згоряння поршнем при його русі вгору (такт - випуск).

У попередні роки дизельні двигуни використовувалися в основному для залізничного транспорту, вантажного автотранспорту, військової та сільськогосподарської техніки. Останнім часом набув поширення й легковий дизельний автотранспорт, для якого у якості палива використовується солярка.

Рис. 79. Схема чотирьохтактного циклу роботи карбюраторного (а) та дизельного (б) двигунів

ККД дизельних двигунів лежить в межах від 29% до 44%.

2. Що таке об’єм двигуна? Це одна з найважливіших характеристик автомобіля. Об’єм двигуна визначається сумою об’ємів усіх його циліндрів і вимірюється зазвичай у літрах. Чим більший об’єм двигуна, тим більше палива у нього вміщується, а, отже, більшими є витрати палива. Але одночасно з цим більшою є потужність двигуна, тому що більша кількість палива при згорянні виділяє більше енергії. Відповідно, у цьому випадку автомобіль може розвивати більшу швидкість. Але вихлопних газів з такого двигуна виходить теж більше - отже, погіршується екологічна ситуація. За об’ємом двигуна автомобілі розділяються на малолітражні (1,2 л - 1, 7 л); середньолітражні (1,8 л - 3, 5 л); великолітражні (понад 3, 5 л).

Фізичне знання в техніці

Як удосконалюють двигуни внутрішнього згоряння? За більш ніж 100-річну історію використання на автомобілях двигунів внутрішнього згоряння вони не зазнали особливих змін. Але поряд з перевагами такі двигуни мають і багато недоліків. Крім того, постійні паливні кризи у світі змушують автомобільні кампанії шукати альтернативні види палива. Тому спроби удосконалення двигунів внутрішнього згоряння не припиняються і сьогодні. Які з ідей є найбільш цікавими? Зокрема, ідея про використання Гідрогену у якості пального. Порівняно з іншими видами палива, Гідроген має багато переваг - це висока теплота згоряння, хороша за- палюваність, нешкідливість відпрацьованих газів. У двигунів на Гідрогені значно покращуються експлуатаційні умови (зокрема, межі температур), забезпечується повнота згоряння палива, підвищується ККД.

Подумайте і дайте відповідь

1. У чому полягає відмінність між карбюраторними (бензиновими) та дизельними двигунами?

2. У яких двигунів внутрішнього згоряння ККД є більшим: карбюраторних або дизельних? Як це можна пояснити?

3. Де використовуються карбюраторні двигуни? дизельні двигуни?

4. Як визначається об’єм двигуна автомобіля?

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 18.

1. Що спільного і в чому полягає відмінність у роботі карбюраторного і дизельного двигунів внутрішнього згоряння?

2. Поясніть, як впливає неповне згоряння палива у двигуні внутрішнього згоряння на його ККД? на оточуюче середовище?

3. Чому норми витрат бензину для міських автобусів, які часто зупиняються, збільшені порівняно із звичайними нормами для такого виду транспортних засобів?

4. Двигун потужністю 7355 Вт споживає за годину 2, 8 кг бензину. Визначте коефіцієнт корисної дії цього двигуна.

5. Визначте середню потужність, яку розвиває двигун автомобіля, якщо на подолання шляху 1 0 км він витрачає 1,5 кг бензину при середній швидкості 30км\год.

Домашні експериментальні завдання

1. Ознайомтесь із зовнішнім виглядом та розташуванням в автомобілі (будь-якому) двигуна внутрішнього згоряння. Дізнайтеся, який це двигун: карбюраторний чи дизельний. Скільки циліндрів він має? На якому пальному працює? Який об’єм двигуна автомобіля? У робочому зошиті виконайте рисунок розташування двигуна під капотом автомобіля та запишіть характеристики двигуна.

2. Встановіть, скільки пального за годину споживає двигун, який ви досліджуєте. Користуючись відомостями про технічні характеристики автомобіля, визначте потужність двигуна. Розрахуйте ККД двигуна. Результати досліджень опишіть у робочому зошиті. Зробіть висновки щодо економічної ефективності досліджуваного двигуна.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити